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心臓シミュレーションモデルの量産化技術で協力体制

~3Dプリンタによる臓器造形システムを開発~

2016年12月7日

国立循環器病研究センター(略称:国循)小児循環器科の白石公部長と株式会社クロスエフェクト(京都市伏見区)との医工連携により共同開発を進めてきた臓器シミュレーションモデル「心臓レプリカ」において、このたび株式会社SCREENホールディングス(京都市上京区、略称:SCREEN)と共栄社化学株式会社(大阪市中央区)の協力のもと、新しい臓器造形システムを開発しました。このシステムでは新しい精密インクジェットプリンタ技術を応用するため、心臓レプリカの制作期間を短縮し低価格化に道を開くことができます。

背景

これまで国循とクロスエフェクトは、患者のCTスキャン画像に基づき、精密3Dプリンタ技術である「光造形法」と新しい鋳型技術である「真空注型法」を応用して、立体構造が複雑な小児の心臓形状を内腔までリアルに再現したテイラーメイドの「心臓レプリカ」の開発・制作を行ってきました。この心臓レプリカは、複雑な先天性心疾患患者の個別の術前シミュレーションツールや若手医師の教育ツールとして、現在活用が進められようとしています。しかし、心臓レプリカは、個別生産のために制作に最短で約4~5日間を必要とし、量産化が困難な傾向にあることから、医師の要請に応じていかに迅速にオンデマンドに提供できるかが課題となっていました。

実施手法と今後の展望

このたび国循は、印刷関連機器および半導体・フラットパネルディスプレイ製造装置メーカーであるSCREENの協力を得て、実際の心臓に近い感触のレプリカをダイレクトに量産できる臓器造形システムを新たに開発しました。このシステムは、SCREEN独自の画像処理技術と直接描画技術をベースに、精密インクジェットプリンタ技術を応用して3次元造形装置を開発したもので、心臓レプリカの制作期間を最短2日間にまで短縮できます。また、レプリカの質感に大きく関わるインク材料に関しては、特殊モノマー・オリゴマーに強みを持つ化学品メーカーである共栄社化学が協力し、心臓の質感に極めて近いインク剤を新たに開発し、臓器レプリカとして高い品質を実現しました。
今後は国循とクロスエフェクトが評価改良を実施し、1年後をめどに量産化を実用レベルにまで引き上げます。小児のみならず成人心疾患や大動脈疾患のレプリカの提供を加え、高度な心臓大血管外科手術の支援や技術者の育成に貢献したいと考えます。

<図1>新しいシステムで制作された心臓レプリカ(小児先天性心疾患)

新しいシステムで制作された心臓レプリカ(小児先天性心疾患)

<図2>国循・クロスエフェクトとSCREEN・共栄社化学の協力関係

国循・クロスエフェクトとSCREEN・共栄社化学の協力関係

最終更新日 2016年12月07日

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